Umweltfreundliche Quantenpunkte
LC-Displays mit prächtigen Farben – aber ohne umweltschädliches Cadmium.
Quantenpunkte haben für einen Qualitätssprung bei der Farbwiedergabe in LC-Displays gesorgt. Diese cadmiumbasierten Nanokristalle entpuppten sich allerdings als umweltschädlich. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Polymerforschung IAP arbeiten gemeinsam mit dem niederländische Unternehmen NDF Special Light Products an einer vielversprechenden Alternative: Quantenpunkte aus Indiumphosphid.
Abb.: Quantenpunkte ermöglichen es, jede beliebige Farbe in sehr hoher Brillanz zu erstellen. (Bild: Fh.-IAP)
Armin Wedel und sein Team vom IAP entwickeln seit einigen Jahren Quantenpunkte für Kunden aus unterschiedlichen Branchen. Für jede Anwendung stellen sie die Nanoteilchen durch chemische Synthese maßgeschneidert her. Dabei entstehen zunächst sehr kleine Teilchen, welche blaues Licht aussenden. Ab einer Größe von etwa zwei Nanometer ändert sich die Farbe zu grün. Die mit sieben Nanometer größten Quantenpunkte emittieren im roten Spektralbereich. Aktuell entwickeln die Forscher für NDF Quantenpunkte für die Display-Hinterleuchtung. Sie sollen die Farbwiedergabe der Displays verbessern und die Farben naturgetreuer darstellen. Dazu werden Kristalle für verschiedene Emissionsfarben hergestellt und in Kunststoffe eingebracht. Diese Kunststoffe werden anschließend zu Folien verarbeitet und als Konvertierungsfilm in das Display eingebaut.
Bei dieser Aufgabe stehen die Forscher vor einer neuen Herausforderung: Die EU-Kommission diskutiert derzeit über ein Verbot des umweltschädlichen Cadmiums in Konsumgütern bis 2017. Bislang galt es als ideales Ausgangsmaterial für die Herstellung der Kristalle: Cadmiumbasierte Quantenpunkte erreichen eine schmalbandige Spektrumsschärfe von nur 20 bis 25 Nanometern. Weltweit suchen Displayhersteller nun nach geeigneten Materialien mit ähnlichen Eigenschaften. Am IAP ist man hier auf einem vielversprechenden Weg: „Wir erproben in Kooperation mit NDF Quantenpunkte auf Basis von Indiumphosphid“, so Wedel. Dabei erreichen die Forscher immerhin schon eine Spektralschärfe von vierzig Nanometern. Das erscheint auf den ersten Blick nicht weit entfernt von der Qualität, die man mit cadmiumbasierten Quantenpunkte erzielt, macht sich jedoch bei der Farbtreue noch bemerkbar. „Wir sehen das als ersten Meilenstein,“ betont Wedel, „arbeiten aber an einer weiteren Verbesserung.“
Die Mühe dürfte sich lohnen: Nicht nur bei Herstellern von Fernsehdisplays sind die kleinen Farbwunder begehrt. Auch für Sonderanwendungen, etwa Displays für die Medizintechnik oder die Luftfahrt, gibt es ein großes Marktpotenzial. Des Weiteren könnten Quantenpunkte auch den Wirkungsgrad von Solarzellen steigern oder in der Bioanalytik eingesetzt werden. Für solche Spezialanwendungen müssen die optischen Eigenschaften der Quantenpunkte genau an die jeweiligen Anforderungen angepasst werden.
FhG / RK
